逍遥学能 2017-07-26 18:30
在高中物理中，很多物理量和物理规律中都涉及到+、－号，理解它们在各种情况下的不同应用，是我们掌握物理概念、规律和科学方法的一个重要步骤。本文高中物理中常见的+、－号应用问题，作一简要的归纳，如下：
一、表示物理的方向
在进行一条直线上的矢量运算时，由于矢量方向只有与直线同向或反向两种可能，所以，若沿矢量能在直线选一正方向，规定矢量与其同向取正值，反向取负值，则矢量值的正负即表不其方向，它们的运算也简化为代数运算。如以初速VO=15m/s竖直上抛的物体，取向上为正，g=10m/s2，则抛出后任意时刻t的速度Vt=V0+（-g）t=15-10t。t=1s时，Vt=5m/s时，表示物体向下运动。
一些标量如正弦式电流，在变化过程中也只有两个可能的方向，若取线圈在匀速磁场中绕垂直于磁场的轴从中性面开始转动时产生的电流方向为正方向，则电路中感应电流瞬时值i=Ims的ωt为正时表示i沿正方向流动为负时，表示i沿负方向流动。
这里应说明的是，上述表示是相对的，当所选正方向改变时，物理量中表示方向的正负将随之改变时，物理量中表示方向的正负将随之改变；同时，这种表示中的正负量值也具有表示量的大小的含义。
二、表示物理量的相对大小
一些物理量如重力势能、电势、温度等，其值的大小一般是相对参考点而言的，以参考点之值为零，它们值的正负表示相对参考点值的高低。如竖直上抛一质量为1kg的物体，取抛出点为重力势能的零点，则它在抛出点上方1m处的势能为9．8J，表示它在该点的势能高于在抛出点时的势能，在抛出点下方1m处的势能为-9．8J，表示它在该点的势能低于它在抛出点的势能。
显然，上述表示中的物理值不代表其绝对大小，且其正负与所选参考点有关（但两值之差与所选参考点无关）。在特殊情况下，若所选参考点（零点）的值为物理量的可能最小值，则表示的物理量不会有负值出现，若所选参考点（零点）值为物理量的可能最大值，则表示物理量不会有正值出现。如热力学温算，由于其零点取在低温的极限值，所以，用热学温算表示的温度均为正值。
三、区别物理量的不同性质
在研究物理问题时，常常会遇到某些物理量具有性质完全相反的情况，为反映它们的不同，就在这些量前面加正、负号予以区别。如：在功的前面加正、负号是区别功力对物体做功还是阻力对物体做功；在热量前面加正、负号是区别物体是吸热还是放热，在电荷前面加正、负是区别电荷的两种电性；在像距、焦距前面加正、负号是区别它们的实、虚等等。
四、表示物理量的变化情况
物理量的变化一般都是用其在变化过程的末态值减去初态值表示。对于算量，由此得出的变化量的正负表示其增减情况；如在动能定理ω=EK2-Ek1中，EK2-Ek1为正表示物体动能增加，EK2-Ek1为负表示物体动能减少。对于矢量，变化量为末矢量与初矢量的矢量差，当其沿直线方向变化时，规定正方向后变化量的正负表示矢量变化的方向。如物体受恒力作用时，其动量改变为△P=P末-P初，取P初的方向为正方向，则△P为正表示物体动量沿正方向增加，△P为负表示物体动量沿正方向减少。显然，这里的正负是不表示物体初、末动量的方向的。
五、表示物理规律中各量的关系
在一些物理过程中，各物理量具有确定的Rr和方向关系，如物体多到外力作用时其加速度方向与外力方向时刻相同，物体相互作用时作用力和反作用方向时刻相反，……。对应规律表达式中的+、－号即是为反映这种关系而引入的。如简谐运动中回复力的表达式F=-kx中，负号表示回复力方向与物体离开平衡位置位移的方向时刻相反。显然，这里的负号不表示位移方向与所选正方向相反。
在一般情况下，物理规律表示式中的“+、－”号是反映各量运算关系的符号，它们既不表示量的大小，也不表示量的方向。如，原子进行定态跃迁时对应光子的能量为hr=E初－E终，这里的“－”号表示E初－E终为原子在两定态间的能量差，不表示原子跃迁后能量为负值；在动量守恒定律P1+P2=P'1+P'2中，“+”号表示等式两端分别为两物体作用过程初、末状态的动量矢量和，不表示P2和P'2的方向。
六、表示量值的范围
在高中物理实验中，一些测量仪器刻度盘上逢有“+、－”，如J0408型伏特表，5V量程对应的刻度“-5～+15”，它表示用该量程可测量的最大正向电压15V，最大反向电压5V，某物长度的测量结果为100±0．5mm，这说明物体实际长度在99．5～100．5mm之间。这里的“+、－”表示一个范围。
综上所述，物理中“+、－”的含义要比其在数学中丰富得多。因此，学习中正确理解这些问题是正确的掌握和应用物理知识的基础，是提高物理成绩的重要步骤。